_методички / ИТ в ЭЛС / Мальцева-21.69
.pdfА. В. МАЛЬЦЕВА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
"ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ"
ЧАСТЬ 1
ДВУХ- И ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ
AUTOCAD, КОМПАС-3D, SOLIDWORKS
ОМСК 2008
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения
–––––––––––––––––––––––––––––––––––
А. В. Мальцева
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
"ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ"
Часть 1
ДВУХ- И ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ
AUTOCAD, КОМПАС-3D, SOLIDWORKS
Утверждено редакционно-издательским советом университета
Омск 2008
1
УДК 004.4 :621.331 (075.8) ББК 32.97 я73 + 39.217 я73
М21
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дис-
циплине "Информационные технологии в электроснабжении". Часть 1.
Двух- и трехмерное моделирование в системах AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks / А. В. Мальцева; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. 30 с.
Изложены краткие теоретические сведения о системах автоматизированного проектирования как части информационных технологий по проектированию, расчету и оформлению текстовой и графической документации устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог. Приведены характеристики наиболее распространенных программных продуктов, описание алгоритмов и приемов работы в указанном программном обеспечении.
Методические указания предназначены для студентов четвертого курса специальности 190401 (101800) – " Электроснабжение железных дорог" – специализации 101802 – " Компьютерные технологии в электроснабжении", могут быть полезны пользователям в приобретении начальных навыков работы в программах AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks.
Библиогр.: 5 назв. Рис. 21.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. В. Харламов, канд. техн. наук, доцент Н. М. Лазариди.
________________________
© Омский гос. университет путей сообщения, 2008
2
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
||
Введение ………………………………………………………………………… |
|
|
|
5 |
|
Лабораторная работа 1. Выполнение фрагмента схемы главных электри- |
|||||
ческих соединений в программе AutoCAD ……………………………... |
|
7 |
|||
Лабораторная работа 2. |
Выполнение фрагмента плана |
контактной сети |
|||
в программе КОМПАС-3D ………………………………………………. |
|
16 |
|||
Лабораторная работа 3. |
Трехмерное |
моделирование |
в |
программе |
|
SolidWorks………………………………………………………………….. |
21 |
|
|
|
|
Лабораторная работа 4. |
Трехмерное |
моделирование |
в |
программе |
|
КОМПАС-3D ………………………………………………………………. |
25 |
|
|
|
|
Контрольные вопросы………………………………………………………….. |
29 |
|
|
||
Библиографический список…………………………………………………….. 29 |
|
|
3
ВВЕДЕНИЕ
Внедрение компьютерной техники и развитие корпоративной информационной системы ОАО "РЖД", в том числе широкое распространение графических редакторов, применяемых для перевода технической документации (схем, планов) в электронный вид, требуют соответствующей квалификации персонала. Согласно отраслевым дополнениям по специализациям к государственному образовательному стандарту одним из основных разделов дисциплины "Информационные технологии в электроснабжении" является раздел "Системы автоматизированного проектирования". В настоящее время в проектных организациях систем электроснабжения железнодорожного транспорта и в дистанциях электроснабжения наиболее распространены объектнонезависимые САПР [1].
Цель проведения лабораторных работ по дисциплине "Информационные технологии в электроснабжении" – помочь студентам усвоить теоретический материал об основах теории систем автоматизированного проектирования, изучить программное обеспечение по выполнению чертежей, трехмерного моделирования и инженерному анализу устройств систем электроснабжения. Развитие систем автоматизированного проектирования опирается на прочную научно-техническую базу – современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации.
Курс "Информационные технологии в электроснабжении" изучается студентами два семестра. В первом семестре студенты знакомятся с программным обеспечением по выполнению автоматизированного проектирования КОМПАС-3D (разработчик – ЗАО "АСКОН", г. Санкт-Петербург), AutoCAD (Autodesk, Inc.), SolidWorks (SolidWorks Corporation) и приобретают начальные навыки работы в этих системах. Во втором семестре студенты выполняют курсовую работу в любой из систем (на выбор) по следующим темам: "Перевод технической документации в электронный вид", "Конечно-элементный анализ токосъемных устройств", "Расчет аэродинамических показателей токосъемных устройств" и т. д.
В качестве задания преподаватель выдает трехмерное изображение како- го-либо элемента или конструктивной части устройства электроснабжения (коммутационного аппарата, токосъемных элементов или др.) с указанием не-
4
которых размеров (рис. 1). Недостающие размеры элемента студент должен проставить самостоятельно (они не должны противоречить заданным).
На |
лабораторных |
занятиях |
|
r 17 |
|
студентам необходимо выполнить: |
|
||||
|
|
||||
1) двухмерную модель объек- |
|
|
|||
та (детали), т. е. чертеж общего ви- |
|
|
|||
да, содержащий три стандартных |
|
|
|||
проекции |
– спереди, сверху, слева |
|
|
||
(рис. 2), либо фрагмент плана кон- |
|
|
|||
тактной |
сети |
в |
программе |
|
|
КОМПАС-3D (результат |
работы – |
|
68 |
||
файл с расширением .cdw); |
|
||||
|
|
||||
2) |
фрагмент |
схемы главных |
Рис. 1. |
Пример задания |
|
|
|
|
|
электрических соединений в про-
грамме AutoCAD (файл с расширением .dwg);
3)трехмерную модель объекта в программе КОМПАС-3D (файл с расширением .m3d);
4)то же в программе SolidWorks (файл с расширением .sldprt).
Чертежи и модели объек- |
|
|
|||||
та выполняются с учетом за- |
спереди |
слева |
|||||
данных |
размеров, |
которые |
|
|
|||
должны быть проставлены на |
|
|
|||||
чертежах. |
Значение параметра |
сверху |
|
||||
выставляется |
программой |
ав- |
|
|
|||
томатически. |
|
|
|
Рис. 2. Расположение проекций |
|||
Таким |
образом, |
в |
ре- |
||||
на чертеже общего вида |
|
||||||
зультате |
выполнения |
первой |
|
|
части лабораторного практикума студент должен сдать, т. е. скопировать на ЭВМ преподавателя, четыре файла: *.cdw, *.dwg, *.m3d, *.sldprt. Знак "*"
означает собственно имя файла, которое в данном случае должно быть фамилией студента. Защита лабораторных работ проходит в конце семестра непосредственно за персональным компьютером, в процессе которой студент показывает свое умение работать в указанных программах.
5
Лабораторная работа 1
ВЫПОЛНЕНИЕ ФРАГМЕНТА СХЕМЫ ГЛАВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОГРАММЕ AUTOCAD
Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться с основными принципами построения двухмерного моделирования и приобрести навыки работы в программе AutoCAD; выполнить фрагмент схемы главных электрических соединений (файл
*.dwg).
1.1.Краткие теоретические сведения
Внастоящее время программа AutoCAD является наиболее распространенным пакетом прикладных программ по выполнению проектноконструкторской документации в России и за рубежом. В подразделениях системы управления электроснабжением железных дорог имеются большие наработки, выполненные в AutoCAD'е, в виде схем подстанций и контактной сети, и для их корректировки в электронном виде необходима соответствующая квалификация персонала.
Пакет программ AutoCAD англоязычный, что является основной трудностью при освоении его студентами, особенно начинающими пользователями ЭВМ. В учебном процессе используются английские версии AutoCAD'а, поэтому необходимо знание английского языка как основного при общении с ЭВМ и
программными продуктами различного назначения. В помощь студентам в настоящих указаниях наряду с английскими терминами дается их русский перевод (более подробная информация – в специальной литературе [2 – 4]).
При работе с AutoCAD'ом в распоряжении пользователя имеются: графические примитивы (точка, отрезок, окружность и др.); команды их редактирования (стирание, перенос, копирование и т. п.);
команды установки свойств примитива (задание толщины, типа и цвета графических объектов);
команды выбора формата и масштаба чертежа; команды автоматической и ручной простановки размеров; средства управления изображением на экране и др.
Так как все элементы объектов имеют векторный характер, то при получении жесткой копии качество изображения чертежа не теряется.
6
Векторное представление определяет описание изображений в виде линий и фигур (можно с закрашенными областями). Для описания объектов используются комбинации компьютерных команд и математических формул. Это позволяет различным устройствам компьютера (монитору или принтеру) при рисовании вычислять, где необходимо помещать реальные точки.
Векторную графику часто называют объектно-ориентированной, или чертежной. Имеется ряд простейших объектов (примитивов): эллипс, прямоугольник, линия. Эти примитивы и их комбинации используются для создания более сложных изображений. Основное преимущество векторной графики в том, что описание объекта является простым и занимает небольшой объем компьютерной памяти.
1.2. Начало работы
При запуске программы появляется диалоговое окно "Startup" (рис. 3),
вкотором предлагается:
1)загрузить существующий файл (стандартный значок Windows – открытая желтая папочка);
2) выбрать систему единиц: метрическую (все размеры на чертеже – в миллиметрах) или английскую (все размеры – в дюймах и футах);
Рис. 3. Вид диалогового окна "Startup"
3) принять шаблон выполнения чертежа (template), так как изначально в AutoCAD'е отсутствуют российские стандарты: нет рамки, соответствующих
7
шрифтов, поэтому их необходимо подбирать вручную либо загружать дополнительные утилиты (дополнения к программе);
4) определить дополнительные условия исполнения чертежа – единицы измерения угловых величин, область чертежа и др.
При создании нового чертежа обычно пользуются второй вкладкой, после нажатия кнопки "ОК" загружается рабочее окно программы.
Интерфейс программы AutoCAD стандартный (сверху вниз) (рис. 4): цветная полоска со значком и названием программы, имя файла (слева),
операции с текущим окном (свернуть, развернуть, закрыть) (справа); системное меню; панели инструментов (ниже системного меню, справа и слева), они могут
быть помещены пользователем в любое место вокруг рабочего поля следующим образом: установить курсор мыши возле начала панели (двойная выпуклая линия), нажать левую клавиши мыши и, удерживая ее, переместить панель в нужное место;
командная строка;
Рис. 4. Вид окна с интерфейсом программы AutoCAD
строка состояния с координатами курсора; по значению координаты можно определить, в какой системе координат начинает работать пользователь
8
(метрической или английской), на это следует обратить внимание перед работой над чертежом, чтобы избежать потери времени на переход к метрической системе;
на уровне строки состояния справа расположены "клавиши" команд: SNAP – привязка курсора к сетке;
GRID – включение (выключение) сетки;
ORTHO – ортогональный режим (при его включении можно создать только горизонтальные линии либо вертикальные);
POLAR – показ полярных координат точки; OSNAP – объектная привязка;
OTRACK – отслеживание объектной привязки;
LWT (lineweight) – выбор толщины линии, включение опции дает возможность просмотра линий разной толщины;
MODEL (model or paper space) – модель или пространство бумаги – показ расположения чертежа на листе бумаги при выводе на печать.
Рабочее поле программы по умолчанию – черное, линии чертежа – белые, но при выводе на печать все как обычно: бумага – белая, линии – черные.
По желанию пользователя можно сделать экран белым: системное меню
Tools (инструменты) – Options ( опции) – Display ( дисплей) – Colors ( цвета) – White (белый) – Apply & Close ( применить и закрыть) – "OK". Описание команд системного меню и соответствующих вкладок приведено для английской версии программы AutoCAD.
Все команды могут быть запущены из системного меню и с панели инструментов. Пользователь может "вытащить " в рабочее окно программы необходимые ему панели следующим образом: системное меню View (вид) – Toolbars (панели инструментов) – в появившемся диалоговом окне поставить "галочку" против названия нужной панели, после чего последняя появляется на экране монитора.
Наиболее часто используемые панели инструментов:
3D Orbit – просмотр трехмерных объектов вращением при удерживании левой клавиши "мыши";
Dimension – простановка различного рода размеров на чертеже;
Draw – рисование (команды "Линия", "Отрезок", "Окружность", "Сплайн", "Эллипс" и др.);
Modify – изменение (копирование, перемещение, симметрия) объектов. 9